(57)【要約】【課題】  レンズ鏡胴を揺動させる手ぶれ補正手段を有する光学装置において、レンズ鏡胴に固定した撮像素子基板と他の基板を結ぶケーブルのたわみを最小化し、小型実装を実現する。【解決手段】  レンズ鏡胴を揺動する２つの回転軸の交点の近傍にそってケーブルを配置することによりケーブルのたわみを最小にする。また、撮像素子を搭載する基板は、レンズ鏡胴に固定され、レンズ鏡胴を回転させた時に、ケーブルのみが屈曲するように配置させる。【選択図】        図２
2006166202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ鏡胴を異なる２つの回転軸を中心に揺動させる手ぶれ補正手段を有する光学装置であって、
回路基板と、
前記回路基板と接続し、前記レンズ鏡胴の２つの回転軸の交点またはその近傍に形成される領域に沿って配置されたケーブルとを有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記回路基板は、前記レンズ鏡胴に固定され、
前記レンズ鏡胴の揺動に伴って、前記ケーブルの一部が屈曲することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記回路基板と接続されたケーブルは、
前記レンズ鏡胴の光軸に沿って延出し、前記レンズ鏡胴の２つの回転軸の交点またはその近傍で方向を変えるように設置されたことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ケーブルは、弾性変形可能な帯状の部材で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記回路基板は、前記レンズ鏡胴に入射した被写体像を電気信号に変換する撮像素子を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記帯状の部材で形成されたケーブル上に、前記レンズ鏡胴の相対位置を検出する位置センサを有することを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項７】
前記レンズ鏡胴は、入射した光軸を屈曲させる光軸屈曲手段を含む屈曲光学系を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置を有することを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及びデジタルカメラに関する。より詳しくはレンズ鏡胴を揺動させて手ぶれ補正を行う手ぶれ補正手段を有する光学装置及びデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの光学装置において、ユーザーの手ぶれ等による撮影画像の乱れを抑制するために、各種の手ぶれ補正機構が採用されている。
【０００３】
従来、このような手ぶれ補正機構としては、手ぶれ補正用レンズを、カメラに加わっている振れを打ち消す方向に、光軸に垂直な面内でシフトさせる方法（例えば、特許文献１参照）や、レンズ鏡胴内のレンズを駆動せずに撮像素子自体を光軸に垂直な面内でシフトさせる方法（例えば、特許文献２参照）等が実用化されている。
【０００４】
また、いわゆるジンバル機構を用いてレンズ鏡胴を回動自在に支持し、レンズ鏡胴を含む光学系を揺動して手ぶれ補正を行う方法も実用化されている。（例えば、特許文献３参照）
一方、手ぶれ補正機構ではないが、移動する基板間を結線する実装方法として、光軸方向に移動するレンズ群と鏡胴固定部を結線するフレキシブル配線板を、レンズ群への結線の途中で光軸方向後ろ向きに向きを変えてたわみをとる方法（例えば、特許文献４参照）、光軸方向に折り曲げてたわみをとる方法（例えば、特許文献５、６参照）が実用化されている。
【０００５】
また、レンズ鏡胴を回転する回転機構を備えたデジタルカメラでは、回転軸の内部にレンズ鏡胴とカメラ本体の基板を結線する線材を実装する方法が実用化されている。
【特許文献１】特開２００３−３３００５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１０９１９号公報
【特許文献３】特開平７−２７４０５６号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５６１０号公報
【特許文献５】特開平７−２１８８０３号公報
【特許文献６】特開２００３−１４９５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、デジタルカメラなどの光学装置の小型化がめざましく、これに伴い、レンズ鏡筒部分のスペースも狭められており、手振れ補正を行うための十分なスペースを確保することが難しくなってきた。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２の手ぶれ補正機構では撮像素子やレンズ群を移動させるものであるため、限られたスペースの中でこのような移動機構を設けることは高い精度が要求され、小型化した光学装置には不適なものであった。
【０００８】
一方、上記特許文献３に開示されているような回動自在に支持されたレンズ鏡胴を含む光学系を、２つの回転軸を中心に揺動させて手ぶれ補正を行う方式がある。この方法は撮像素子を平行に移動させる高精度な機構やレンズ群を光軸直交方向にシフトさせるための専用の光学系は不要であり、光学装置の小型化に適すると言える。
【０００９】
しかしながら、手ぶれ補正機構を備えたカメラを小型化する場合、手ぶれ補正機構そのものの小型化に加え、カメラに使用される各種基板を接続する内部配線部分のスペースを減らすことを考慮する必要がある。レンズ鏡胴を揺動させて手ぶれ補正を行う場合、レンズ機構に撮像素子を固定することが多く、この場合、基板を接続するケーブルには揺動に対応するたわみをもたせなくてはならない。そのため、たわませたケーブルを収納するだけのスペースが必要になり、このような余分なスペースを確保することが小型化を進める上での障害になってきた。
【００１０】
移動する基板間を結線するケーブルを収納する実装方法には、特許文献４、５、６の方法が提案されているが、いずれも部材が１方向（光軸方向）に移動する場合に適用できるものであり、手ぶれ補正のように２方向（光軸と直交するピッチング、ヨーイングの２方向）に移動させる必要がある場合には適用できない。
【００１１】
また、レンズ鏡胴を回転する回転機構を備えたデジタルカメラの場合も１方向に回転（光軸に直交するピッチング方向）する場合に適用できるものであり、回転軸の内部に線材を通して実装するため回転軸が大型化する問題がある。
【００１２】
手ぶれ補正の場合の実装方法としては、特許文献１において、手ぶれ補正レンズの移動手段と位置検出手段の間をフレキシブル基板で結線することが提案されている。しかしながら、特許文献１で提案されている方法は、移動量の少ない手ぶれ補正レンズを用いる手ぶれ補正方法に適用できるものであり、レンズ鏡胴を揺動させる手ぶれ補正方法ではレンズ鏡胴に固定した撮像素子基板の移動量が大きいため、小型実装が難しく不適であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
（請求項１）
レンズ鏡胴を異なる２つの回転軸を中心に揺動させる手ぶれ補正手段を有する光学装置であって、
回路基板と、
前記回路基板と接続し、前記レンズ鏡胴の２つの回転軸の交点またはその近傍に形成される領域に沿って配置されたケーブルとを有することを特徴とする光学装置。
【００１５】
（請求項２）
前記回路基板は、前記レンズ鏡胴に固定され、
前記レンズ鏡胴の揺動に伴って、前記ケーブルの一部が屈曲することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【００１６】
（請求項３）
前記回路基板と接続されたケーブルは、
前記レンズ鏡胴の光軸に沿って延出し、前記レンズ鏡胴の２つの回転軸の交点またはその近傍で方向を変えるように設置されたことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【００１７】
（請求項４）
前記ケーブルは、弾性変形可能な帯状の部材で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
【００１８】
（請求項５）
前記回路基板は、前記レンズ鏡胴に入射した被写体像を電気信号に変換する撮像素子を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
【００１９】
（請求項６）
前記帯状の部材で形成されたケーブル上に、前記レンズ鏡胴の相対位置を検出する位置センサを有することを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【００２０】
（請求項７）
前記レンズ鏡胴は、入射した光軸を屈曲させる光軸屈曲手段を含む屈曲光学系を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【００２１】
（請求項８）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置を有することを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１乃至５に記載の発明によれば、撮像素子を搭載する基板と、他の基板との接続を行うケーブルを、レンズ鏡胴の２つの回転軸の交点または回転軸の近傍を通るようにすることにより、ケーブルのたわみ量を少なくし、たわみを逃げるための空間をきわめて小さく構成することができるので、低コストで小型な手ぶれ補正機能付き光学装置を提供できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、撮像素子を搭載する基板と、他の基板との接続を行うケーブル上にセンサを実装できるので低コストで小型な手ぶれ補正機能付き光学装置を提供できる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、屈曲光学系により入射した光軸を屈曲させるので、薄型で小型な手ぶれ補正機能付き光学装置を提供できる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、低コストで小型な手ぶれ補正機能付きデジタルカメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る光学装置を適用した一実施形態であるデジタルカメラ１の概略構成を示す外観斜視図である。
【００２８】
カメラ本体部２の上面側にはシャッタボタン６１、電源スイッチ６２が設けられている。カメラ本体部２の前面側には撮影光学系３が設けられている。
【００２９】
また、デジタルカメラ１は、手ぶれによる画像中の被写体像のぶれを補正（抑制）する手ぶれ補正機能を有している。以下の説明においては、図１に示すＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて、方向および向きを示すこととする。ここで、Ｚ軸方向は撮影光学系３の光軸Ｌに沿った方向であり、Ｚ軸正方向は入射光の入射元となる向き（紙面左下向き）である。また、Ｙ軸方向は鉛直方向であり、Ｙ軸正方向は鉛直上向き（紙面上向き）である。さらに、Ｘ軸方向は紙面に対して右方向であり、Ｘ軸正方向は紙面に対する右向きである。
【００３０】
図１に示したデジタルカメラ１の内部構成を、図２を用いて説明する。図２（ａ）は図１のデジタルカメラ１のＹ方向から見た平面図、図２（ｂ）は図１のＺ方向から見た正面図、図２（ｃ）は図１のＸ方向から側面図である。
【００３１】
デジタルカメラ１は、主としてカメラ本体部２と、カメラ本体部２に支持される撮影光学系３とから構成される。すなわち撮影光学系３が本発明に係る光学装置に相当する。なお、本発明の実施の形態では、光学装置として小型化に適した屈曲光学系を用いた撮影光学系で説明するが、本発明は屈曲光学系を用いた撮影光学系に限られるものではない。
【００３２】
屈曲光学系を用いた撮影光学系３は主として、レンズ鏡胴３５、レンズ鏡胴３５の内部に設けられる前玉レンズ３１、プリズム３２、複数のレンズ群３３、絞り３４等から構成される。屈曲光学系ではカメラ本体部２の正面方向を向く前玉レンズ３１の光軸Ｌ１は、光軸屈曲手段として機能するプリズム３２によりカメラ本体部２の下面方向（Ｙ軸負方向）に直角に曲げられ、複数のレンズ群３３の光軸Ｌ２となるように構成されている。前玉レンズ３１から入射した光は、プリズム３２で反射し、複数のレンズ群３３を通って、レンズ鏡胴３５のもう一端に固定された第１の回路基板であるＣＣＤ基板５１に搭載された、撮像素子の一例であるＣＣＤ（電荷結合素子）５上に結像するように配置されている。なお、本発明において撮像素子は、ＣＣＤに代えて、ＣＭＯＳセンサ、ＣＩＤセンサ等の固体撮像素子であってもよい。
【００３３】
撮影光学系３はズームレンズとして構成され、レンズ群３２の配置を変更することにより、焦点距離（撮像倍率）を変更可能としている。
【００３４】
ＣＣＤ５は、カラーフィルタがそれぞれ付された微細な画素群で構成される撮像素子であり、撮影光学系３によって結像される被写体の光像（被写体像）を、例えばＲＧＢの色成分を有する画像信号に光電変換する。ＣＣＤ５の受光面は結像平面と一致するように配置され、イメージサークルを含む結像平面の一部の領域が画像データ（本明細書中では、適宜単に「画像」ともいう。）として取得されることとなる。
【００３５】
ＣＣＤ基板５１は硬質基板とフレキシブル基板が一体的に形成されたリジッドフレックス基板、もしくは多層ＦＰＣで構成されている。ＣＣＤ５はフレキシブル基板上に熱圧着で搭載され、硬質基板にはＣＣＤを駆動する制御回路が搭載されている。ケーブル２４は帯状のフレキシブル基板で構成され、ＣＣＤ基板５１を構成する硬質基板と熱圧着で接続されている。ケーブル２４の一端は第２の基板であるメイン基板２１と接続される。ケーブル２４とメイン基板２１との接続方法は熱圧着でもコネクタで接続することでも良い。
【００３６】
電源部２２はバッテリー２３から電源供給を受けて、メイン基板２１などに給電している。ＣＣＤ基板５１はメイン基板２１からケーブル２４を介して供給される電源と同期クロックを受けて動作し、ＣＣＤ５の映像信号をケーブル２４を介してメイン基板２１に出力する。メイン基板２１ではＣＣＤ５にて取得された映像信号をデジタル信号に変換し、画像処理を行った後、メモリカード２５に記録する。
【００３７】
次にデジタルカメラ１の手ぶれ補正機構について説明する。
【００３８】
レンズ鏡胴３５はカメラ本体部２に設けられた図示せぬ支持機構により、揺動回転軸Ｙ１（図中のＹ軸方向）、揺動回転軸Ｘ１（図中のＸ軸方向）周りに首振り可能なように支持され、揺動手段であるアクチュエータ７によりそれぞれの軸を中心に、手ぶれ補正に必要な範囲を揺動できるように構成されている。
【００３９】
アクチュエータ７は、たとえばムービングコイルを用いて構成され、レンズ鏡筒３５に与えられる振動に対して高速に応答し、レンズ鏡筒３５をＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ移動させる。アクチュエータ７はＸ軸方向の揺動力を与える第１方向アクチュエータ７ａと、Ｙ軸方向の揺動力を与える第２方向アクチュエータ７ｂとから構成される。
【００４０】
レンズ鏡胴３５とカメラ本体部２には、移動するレンズ鏡胴３５の位置を検出するための位置センサ５８が配置されている。位置センサ５８は、発光ダイオード等で構成される２つの投光部５６ａ、５６ｂ、および、フォトダイオード等で構成される２つの受光部５７ａ，５７ｂを備えている。受光部５７ａはレンズ鏡胴３５の下部裏面側（Ｙ軸負方向かつＺ軸負方向側）に、受光部５７ｂはレンズ鏡胴３５の下部右側面側（Ｙ軸負方向かつＸ軸正方向側）固設される一方、投光部５６ａ、５６ｂは受光部５７ａ，５７ｂにそれぞれ対向するようにカメラ本体部２の筐体内部に固設される。具体的には２つの受光部５７ａ，５７ｂはケーブル２４上に搭載されており、ケーブル２４上の２つの受光部５７ａ，５７ｂの近くに設けられた取り付け穴により、レンズ鏡胴３５に固設されている。投光部５６ａ、５６ｂは硬質またはフレキシブル基板に取り付けられカメラ本体部２の筐体内部に設けられた取り付け穴に固設されている。
【００４１】
受光部５７ａ，５７ｂはケーブル２４により、メイン基板２１上の光電流増幅回路と結線し、受光する光量に応じた出力電圧が得られるようになっている。投光部５６ａ，５６ｂから投光された光は受光部５７ａ，５７ｂにて受光可能となっており、この受光部５７ａ，５７ｂにて受光する光の位置の変化から、レンズ鏡胴３５の位置がＸＹ座標位置として求められる。具体的には、第１投光部５６ａおよび第１受光部５７ａにてレンズ鏡胴３５のＸ軸方向の位置を検出し、第２投光部５６ｂおよび第２受光部５７ｂにてレンズ鏡胴３５のＹ軸方向の位置を検出するようになっている。
【００４２】
また、カメラ本体部２の内部には、デジタルカメラ１の手ぶれによる振動を検出する振動センサ４０が設けられている。振動センサ４０は、２つの角速度センサ（第１角速度センサ４１および第２角速度センサ４２）を備えており、第１角速度センサ４１にてＸ軸を中心とした回転振動（ピッチング）Ｐの角速度が検出され、第２角速度センサ４２にてＹ軸を中心とした回転振動（ヨーイング）Ｙａの角速度が検出される。この振動センサ４０により検出される２つの角速度に基づいて、レンズ鏡胴３５がアクチュエータ７によってＸ軸およびＹ軸のそれぞれの方向に回転されることにより、画像中の被写体像のぶれの補正、すなわち、手ぶれ補正がなされることとなる。一例として、手ぶれによるぶれ角の補正範囲をピッチング、ヨーイングともに±０．４度とすると、一般的な撮影条件では十分な手ぶれ補正効果が得られる。このように、アクチュエータ７，位置センサ５８及び振動センサ４０が協働して手ぶれ補正手段として機能する。
【００４３】
図１のデジタルカメラ１の手ぶれ補正によるレンズ鏡胴３５の動きについて図３を用いて説明する。図３はレンズ鏡胴３５の動きを説明する概念図であり、レンズ鏡胴３５周辺の手ぶれ補正の主な構成のみを表現している。なお、図２に示したものと同じ構成要素には同符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図３（ａ）はレンズ鏡胴３５の動きを説明する斜視図である。第１方向アクチュエータ７ａによりＸ軸方向の揺動力を与えられ揺動回転軸Ｘ１を中心にレンズ鏡胴３５は揺動する。また、第２方向アクチュエータ７ｂによりＹ軸方向の揺動力を与えられ揺動回転軸Ｙ１を中心にレンズ鏡胴３５は揺動する。交点Ｏは揺動回転軸Ｘ１と揺動回転軸Ｙ１との交点である。
【００４５】
図３（ｂ）はレンズ鏡胴３５をＸ軸正方向から見た側面図である。図３（ｂ）では第１方向アクチュエータ７ａにより、レンズ鏡胴３５がＸ１軸を中心に回転した状態を点線で示している。レンズ鏡胴３５がＸ１軸を中心に回転すると、光軸Ｌ１はピッチ方向（矢示Ｐ）に移動し、ピッチ方向の振れを補正することができる。
【００４６】
図３（ｃ）はレンズ鏡胴３５をＹ軸方向から見た側面図である。同様に、図３（ｃ）では第２方向アクチュエータ７ｂにより、レンズ鏡胴３５がＹ１軸を中心に回転した状態を点線で示している。レンズ鏡胴３５がＹ１軸を中心に回転すると、光軸Ｌ１はヨー（矢示Ｙａ）方向に移動し、ヨー方向の振れを補正することができる。
【００４７】
次に、本発明に係わるデジタルカメラ１のレンズ鏡胴３５の動きに伴ってケーブル２４が移動する状態を図４を用いて説明する。
【００４８】
図４（ａ）は本発明のケーブル２４の配置を説明する斜視図である。
【００４９】
ＣＣＤ基板５１から導出されたケーブル２４はレンズ鏡胴３５の外側を交点Ｏに向け揺動回転軸Ｙ１に沿って配置される。ケーブル２４は図４（ａ）のように交点Ｏの近傍において、揺動回転軸Ｘ１に沿ってメイン基板２１方向に向きを変え、メイン基板２１に接続できるように配置されている。
【００５０】
図４（ｂ）、（ｃ）は本発明におけるレンズ鏡胴３５とケーブル２４およびメイン基板２１の配置をＸ軸方向から見た側面図である。図４（ｂ）は手ぶれ補正を行わない正規の状態におけるケーブル２４の状態を説明する図である。図４（ｃ）はレンズ鏡胴３５がＸ１軸を中心に回転した状態におけるケーブル２４の状態を説明する図である。ケーブル２４は交点Ｏの近傍を中心に最大±０．４度程度回転するだけなので、移動量は少なく、移動を吸収するためのたわみ量を少なくすることができる。
【００５１】
次に、従来技術を用いてケーブル２４を配置した場合において、レンズ鏡胴３５の動きに伴ってケーブル２４が移動する際の問題点を図５を用いて説明する。
【００５２】
図５は本発明と比較するために、ケーブル２４を２つの揺動回転軸の交点Ｏから離れた位置に配置した場合のケーブルの動きを説明する説明図である。
【００５３】
図５（ａ）は交点Ｏの近傍に沿わないようにケーブル２４を配置した一例を説明する斜視図である。ＣＣＤ基板５１からＹ軸正方向に射出されたケーブル２４は交点Ｏに向かわず、すぐに揺動回転軸Ｘ１と平行にメイン基板２１方向に向きを変え、メイン基板２１に接続できるように配置されている。
【００５４】
図５（ｂ）、（ｃ）は図５（ａ）の鏡胴３５とケーブル２４およびメイン基板２１の配置をＸ軸方向から見た側面図である。図５（ｂ）は手ぶれ補正を行わない正規の状態におけるケーブル２４の状態を説明する図である。図５（ｃ）はレンズ鏡胴３５がＸ１軸を中心に回転した状態におけるケーブル２４の状態を説明する図である。この配置ではケーブル２４は図５（ｃ）のように交点Ｏから離れた位置で回転するので、移動量が大きく移動を吸収するためのたわみ量を多く取る必要がある。そのため、カメラ本体部２とレンズ鏡胴３５との間にケーブル２４のたわみを収納するための空間を大きくする必要があり、小型実装の障害になる。
【００５５】
以上のように本実施の形態によれば、ケーブルのたわみ量を少なくし、たわみを逃がすための空間をきわめて小さく構成することができるので、低コストで小型な手ぶれ補正機能付き光学装置を提供できる。
【００５６】
特に、補正手段がピッチング、ヨーイングともに±０．４度程度の狭い範囲であり、かつ揺動する頻度が最大で毎秒７万回程度の高頻度になる光学装置の手ぶれ補正手段においては、ケーブル２４を収納する空間を小さく構成でき、しかもケーブル２４にかかる応力をきわめて小さくすることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態としてデジタルカメラを例示したが、携帯電話やビデオカメラなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る光学装置の外観図である。
【図２】本発明に係る光学装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る光学装置の手ぶれ補正によるレンズ鏡胴の動きを説明する概念図である。
【図４】本発明に係る光学装置のケーブルが移動する状態を説明する説明図である。
【図５】従来技術を用いた光学装置のケーブルが移動する状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  デジタルカメラ
２  カメラ本体部
３  撮影光学系
５  ＣＣＤ
５１  ＣＣＤ基板
２１  メイン基板
２４  ケーブル
Ｌ１  光軸
Ｏ  揺動回転軸の交点
【図１】
2006166202.tif 000003
【図２】
2006166202.tif 000004
【図３】
2006166202.tif 000005
【図４】
2006166202.tif 000006
【図５】
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